Способ измерения ускорения

 

Изобретение относится к измерительной технике. При наличии линейного ускорения G происходит деформация металлической проволоки (тензочувствительного элемента) 1 из-за возникших в ней растягивающих внутренних напряжений. В результате перераспределения электрического сопротивления по длине тензочувствительного элемента 1 происходит разбаланс моста и в диагонали последнего появляется электрический ток, измеряемый прибором 9. Расширение динамического диапазона измеряемых ускорений достигается путем изменения величины рабочего электрического тока, протекающего через элемент 1 с помощью переменного резистора 10. При пропускании тока металлическая проволока разогревается и изменяет свои прочность и упругость, что приводит к увеличению динамического диапазона измеряемых ускорений и чувствительности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 Р 15/12

ГОСУДАР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Vi ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4489769/10 (22) 03.10.88 (46) 15.07.91, Бюл. №. 26 (72) А.Д. Набок (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 960634, кл. 6 01 P 15/10, 1981, Авторское свидетельсто СССР

¹ 697935, кл. G 01 P 15/12, 1978.. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. При наличии линейного ускорения

9 происходит деформация металлической проволоки (тензочувствительного элемента)

1 из-за возникших в ней растягивающих

„„Ы.1 „„1663559 A l внутренних напряжений. В результате перераспределения электрического сопротивления по длине тензочувствительнаго элемента 1 происходит разбаланс моста и в диагонали последнего появляется электрический ток, измеряемый прибором 9, Расширение динамического диапазона измеряемых ускорений достигается путем изменения величины рабочего электрического тока, протекающего через элемент 1,с помощью переменного резистора 10, При пропускании тока металлическая проволока разогревается и изменяет свои прочность и упругость, что приводит к увеличению динамического диапазона измеряемых ускорений и чувствительности. 1 ил.

1663559

Изобретение относится к измерительной техйике и может быть использовано для измерения линейных ускорений и вибраций в широком диапазоне, для юстировки и настройки акселерометров.

Целью изобретения является увеличение диапазона измеряемых ускорений и чувствительности.

На чертеже показан акселерометр, реализующий предложенный способ.

Металлическая проволока, натянутая как струна (тензочувствительный элемент) междудвух опор — электрических выводов 2 и 3, находится в баллоне 4, изолирующем датчик от влияния внешней среды. Из середины металлической проволоки от точки А сделан электрический отвод 5 проволокой диаметром, меньшим диаметра проволоки 1.

Второй конец проволоки-отвода 5 прикреплен к опоре — электрическому выводу 6. Схема включения датчика содержит два резистора 7 и 8, являющихся вместе с соответствующими половинами тензочувствительного элемента 1 плечами электрического моста, в одну из диагоналей которого включен измерительный прибор 9.

Мост запитывается от источника электрического тока ИП через переменный резистор

10, Способ с помощью данного акселерометра реализуется следующим образом (на примере измерения ускорения свободного падения g), При наличии линейного ускорения g (показанного стрелкой) происходит деформация проволоки ввиду возникающих в ней (вследствие собственной инерционной массы) растягивающих внутренних напряжений. Эти напряжения по длине проволоки неравномерны — наибольшего значения (равного отношению произведения масса проволоки на ускорение к поперечному сечению проволоки) они достигают в верхней части проволоки 1, а s нижней ее части эти напряжения равны нулю. Соответственно точка А, являющаяся серединой тензочувствительного элемента 1, ввиду неравномерного растяжения проволоки под действием указанных напряжений смещается вниз, В результате происходит перераспределение электрического сопротивления по длине тензочувствительного элемента 1, соответственно происходит разбаланс моста и в диагонали последнего появляется электрический ток, измеряемый прибором 9, Величина и направление этого измеряемого тока соответствуют величине и направлению приложенного ускорения.

Расширение динамического диапазона измеряемых ускорений и изменение чувствительности акселерометра достигается путем изменения величины рабочего

5 электрического тока, протекающего через проволоку 1 с помощью переменного резистора 10. При пропускании электрического тока металлическая проволока разогревается и изменяет свою прочность и упругость, 10 что и приводит к изменению динамического диапазона измеряемых ускорений (как изменение упругих свойств тензочувствительного элемента) и чувствительности акселерометра.

Динамический диапазон измеряемых ускорений ограничен сверху пределом упругости материала проволочки, который и ре20 гулируется изменением температуры; (° Я амах — ) где амах — верхний I предел измеряемых ускорений;

<ту =- 0,9 сгт — предел упругости материала проволоки — тензодатчика (функция температуры );

oj. — предел текучести материала проволоки-тензодатчика;

S — площадь поперечного сечения проволоки-тензодатчика;

m — масса проволоки-тензодатчика.

Так, например. при изменении температуры от 15 до 1100ОС вязкость меди (величина, 35 по определению обратная текучести материала) изменяется от 4,83 10 кГ(м.с) до 3,33х

40 кГ (м с).

Снизу динамический диапазон ограничивается шумами как самого тензочувствительного элемента, так и электрической схемы. Величина этих шумов зависит от режима работы датчика акселерометра (тепловой шум, токовый i шум и т.д.).

При испытаниях макета акселерометра

45 (тензочувствительный элемент: медная проволока, 0 0,08 мм, длина 100 мм) с изменением напряжения питания тензочувствительного элемента от...1 до 6 В чувствительность акселерометра вследст50 вие разогрева проволоки датчика изменялась от 1,0 до 0,01 B/g, где g = 9,81 м/с (ускорение свободного падения).

Формула изобретения

Способ измерения ускорения путем измерения изменения сопротивления тензочувствительного элемента, пропорционального действующему ускорению, отличающийся тем,что,с целью

1663559

Составитель Т.Макарова

Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор О. Спесивых (Заказ 2264 Тираж 345 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 увеличения диапазона измеряемых ускоре- натянутый между двумя электрическими выний и чувствительности, тензочувствитель- водами, разогревают путем пропускания ченый элемент, выполненный из проволоки и рез него тока от регулируемого источника.